JPH05106550A - 油圧ポンプ用脈動低減装置 - Google Patents

油圧ポンプ用脈動低減装置

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JPH05106550A
JPH05106550A JP29771891A JP29771891A JPH05106550A JP H05106550 A JPH05106550 A JP H05106550A JP 29771891 A JP29771891 A JP 29771891A JP 29771891 A JP29771891 A JP 29771891A JP H05106550 A JPH05106550 A JP H05106550A
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JP
Japan
Prior art keywords
volume
pump
nozzle
pulsation
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP29771891A
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English (en)
Inventor
Tokuzo Akimoto
徳三 秋元
Hidetoshi Otani
秀俊 大谷
Takeshi Kitamura
剛 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuken Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Yuken Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的小容量の単一のボリュームによって、
圧力脈動振幅の共振位置範囲を適用対象の油圧ユニット
の配管長に関わらず極力狭くして実質的に共振脈動を僅
かの振幅に抑えることのできる油圧ポンプ用脈動低減装
置を提供する 【構成】 油圧ポンプの吐出口から負荷へ至る油路中に
ポンプからの圧力波によって生じる圧力脈動をボリュー
ムにより低減させる油圧ポンプ用脈動低減装置。この装
置では、閉鎖可能な排気弁を備えたボリュームをポンプ
の吐出部に近接して取付け、ボリュームの入口に予め定
められた断面積でボリューム内へ向かって予め定められ
た長さで延在するノズルを設け、このノズルをポンプの
吐出部のプレナム部分に直結し、更にボリューム内を残
留空気量がほぼ零となるように排気して前記プレナム部
および前記ノズル内部と共に圧油により満たしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は油圧ポンプ用脈動低減装
置に関し、更に詳しくは、負荷へ至る油路に接続される
油圧ポンプの吐出口に圧油で満たされたボリュームを連
通させて前記吐出口から負荷へ至る油路中にポンプから
の圧力波によって生じる圧力脈動を前記ボリュームによ
り低減させるための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】油圧ポンプを含む油圧ユニットにおい
て、ポンプからの圧油流路の途中に流路径より大きな内
径のタンクを取付けて該タンク内部を圧油で満たし、こ
れをボリュームと呼んで装置から発生する騒音の軽減対
策としていることは周知の通りである。
【0003】油圧ポンプの吐出流路における圧力脈動は
ユニット全体の圧力発振および騒音の発生原因となり、
その低減対策として前記ボリュームを利用することが例
えば「ターボ機械」第18巻第11号(1990年11
月)の第29〜36頁に述べられている。
【0004】従来のボリュームによる脈動低減装置は、
ポンプ吐出口に管路を介して1個のボリュームを取付け
た所謂シングルボリューム型のもの、或いはポンプ吐出
口と油圧ユニットの間に所定長さの管路を間にして二つ
のボリュームを取付けた所謂ダブルボリューム型のもの
などがあり、何れもボリュームの無次元容積と、等価的
に圧力波の反射係数の絶対値が1となる管路端までの無
次元管路長とを装置に応じて定めることによって、適用
システムに最適な圧力脈動の軽減を果たそうとするもの
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般的な油圧ユニット
に使用される油圧ポンプは、例えばピストンポンプやべ
ーンポンプのような容積型ポンプであり、この場合、ポ
ンプから発生して管路に伝わる圧力波の振幅はポンプに
取付けられる管路系が変われば変化し、また管路内の脈
動の振幅の共振点位置がユニットの配管長さによって異
なってくるので、個々の油圧ユニット毎に最適な設計を
しなければ効果がなく、またボリュームも比較的大容量
のものが必要であった。
【0006】従って、本発明の課題は、比較的小容量の
単一のボリュームによって実現できると共に、圧力脈動
振幅の共振位置範囲を適用対象の油圧ユニットの配管長
に関わらず極力狭くして実質的に共振脈動を僅かの振幅
に抑えることのできる油圧ポンプ用脈動低減装置を提供
することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
おいては、油圧ポンプの吐出口から負荷へ至る油路中に
ポンプからの圧力波によって生じる圧力脈動をボリュー
ムにより低減させる油圧ポンプ用脈動低減装置におい
て、閉鎖可能な排気弁手段を備えた前記ボリュームを前
記ポンプの吐出部に近接して取付け、前記ボリュームの
入口に予め定められた断面積でボリューム内へ向かって
予め定められた長さで延在するノズルを設けると共に、
前記ノズルをポンプの吐出部のプレナム部分に直結し、
更に前記ボリューム内を残留空気量がほぼ零となるよう
に排気して前記プレナム部および前記ノズル内部と共に
圧油により満たすことにより前記の課題を解決したもの
である。
【0008】また請求項2に記載の発明においては、請
求項1による油圧ポンプ用脈動低減装置において、前記
ノズルを前記排気弁手段に指向するように前記入口から
延在させ、前記ボリュームを前記排気手段が頂部となる
ように縦に配置したものである。
【0009】
【作用】圧力脈動は油圧機器にとって騒音や振動の低減
の面から大きな課題となっているが、圧力脈動を完全に
なくすことは不可能であり、従って如何にして極限まで
小さくできるかということになる。従来は圧力脈動の基
本的な性質を考慮しないで対策が行なわれているのが実
情であり、またその対策自体も事実上不充分なものであ
った。圧力脈動の振幅は、管路端(自由端)からの管路
長さには比例しないものであり、圧力波の伝播速度αと
脈動の振動数fとからα/2fの周期で管路軸に沿って
分布することが知られている。管路長さによる極大振幅
は、理論的には流量変化が一定の場合に、管路長さがL
T・2f/α=0.5(但しLT は管路全長)の点に対し
て共振点をもつが、実際には油圧ポンプのポンプ室内に
存在するプレナム容積や系内の残留空気の影響を受けて
共振点がポンプ寄りの位置にずれ、これらプレナム容積
や残留空気が原因となってポンプ圧力波の基本波とその
高調波の振幅が増大し、その結果、流量変化も主に基本
波と第2高調波からなる歪によって平均流量に対して数
%の変動を示すようになる。
【0010】圧力脈動の関連する因子としては、管路長
さの影響、管路内の圧力波の反射物の存在、ポンプ内の
プレナム容積、系内の残留空気などがあるが、これら個
々の因子の影響を受けるだけでなく、これらが複雑に重
なり合って新たな影響を受けることになる。管路長さの
影響や残留空気などの影響をなくすことは極めて困難で
あり、従って本発明では、これら因子によって影響を受
ける圧力脈動の共振範囲を管路長さによる影響が少ない
位置の極力狭い領域に納まるようにすることにより実際
上の装置構成として各種の対象油圧システムに対する対
策を容易にし、脈動低減効果を確実に得ようとするもの
である。
【0011】圧力脈動の共振点の位置はポンプのプレナ
ム容積の存在によって理論上の共振点よりポンプ側へ移
動するが、本発明では、ポンプの吐出部のプレナム部分
にボリュームを接続し、このボリュームの容積を実効的
に充分大きくすることにより圧力脈動の共振点位置をポ
ンプ吐出口に接近させると共にその共振範囲、すなわち
圧力脈動の振幅が実効値の√2倍を超える管路長さ範囲
を極力狭くする。
【0012】本発明の装置は原理的にはシングルボリュ
ーム型の脈動低減装置に属し、この場合、管路の始端に
ポンプ吐出口とボリュームを接続し、終端を一般の油圧
システムの負荷回路と考えて開放端又は閉鎖端とすれ
ば、管路の始端に接続されたボリュームの容積を大きく
すればするほど、管路の圧力脈動の共振範囲は管路始端
寄りの狭い範囲内に納まってくる。ここで、管路の長さ
を無次元長さ、即ち管路始端からの管路長さをポンプ吐
出油の圧力波の半波長(α/2f)で除したもので表わ
し、またボリュームの容積も同様に無次元化して表わす
ものとする。
【0013】本発明の装置におけるボリュームは適切な
長さと断面積を有するノズルを備えており、このノズル
は、前記ボリュームの入口にボリューム内へ向かって予
め定められた長さで延在すると共に、ポンプの吐出部の
プレナム部分に直結されている。このようなノズルを備
えたボリュームの無次元容積Bv は、使用する作動油の
密度をρ[kg/m3] 、前記ボリュームの容積をVP[m3] 、
前記プレナム部分の容積をVR[m3] 、前記ボリュームの
体積弾性係数をKTV[Pa]、前記プレナム部分の体積弾性
係数をKTR[Pa]、前記ノズルによる絞りの水圧管係数
(=絞り長さL/絞り面積A)をM[m-1] 、管路の断面
積をa[m2]、重力の加速度をg[m/sec2]とすると、次の
数1で示される。
【0014】
【数1】
【0015】一方、ノズルが無い場合のボリュームの無
次元容積BV0は次の数2の通りである。
【0016】
【数2】
【0017】数1と数2を比較すれば解るように、同じ
ボリューム容積VP ではBV >BV0となり、本発明にお
いてはノズル機構の採用によって見掛け上コンパクトな
ボリュームで比較的大きな無次元容積を得ることができ
る。また、これにより管路の圧力脈動の共振範囲は管路
始端寄りの極めて狭い範囲内に納まり、このように共振
範囲が極めて狭くなると、圧力脈動の共振脈動振幅がな
まってくるので、大きな共振振幅は実質的に現われなく
なり、ポンプ回転数や管路長さの多少の変更に対しても
過大な圧力共振振幅を効果的に抑制したシステムが構成
可能となる。
【0018】ここで、前記プレナム容積VR はポンプが
ピストンポンプの場合はピストンストロークの1/2に
相当する容積とポンプカバー等の内部プレナムおよびエ
アー抜き通路や捨て孔などの容積を含む容積を云い、実
質的にはピストン出口からノズル出口までの容積に相当
するものである。また、前記ボリュームの無次元容積B
V は好ましくは絶対値で10以上とすることによって共
振点を管路無次元長さ=0の始端点に限なく近付けるこ
とができる。更に、ボリューム内は残留空気が殆ど存在
しないように排気して圧油で満たし、ポンプのプレナム
部等も充分なエアー抜きを行うのがよい。
【0019】
【実施例】図1に本発明の実施例に係る油圧ポンプ用脈
動低減装置の要部の構成を示す。図1において、ポンプ
1の吐出ポート8には負荷への管路(図示せず)が接続
されており、前記吐出ポート8へ通じる内部のプレナム
部2に向って別の通路3がポンプハウジングに外部から
穿たれている。この通路3にはコネクタ4が接続されて
おり、コネクタ4の他端にはノズル5が接続されると共
に、ノズル5を包囲して筒状のボリューム6が取付けら
れている。ノズル5はボリューム6内の途中まで同軸状
に延び、ノズル先端が指向するボリューム頂部にはボリ
ューム内の排気用の排気弁(ゲージコック)7が取付け
られている。このような構成のノズル付きボリューム機
構はそのゲージコック7が上になるように縦に配置され
る。
【0020】一つの実験例で使用したポンプは理論押し
退け容積15.8[cm3/rev] の可変容量型ピストンポン
プであり、回転数は1500[rpm] 、吐出ポートにおけ
る圧力波の基本周波数は225[Hz]、吐出圧力は管路終
端の絞りストップ弁によって50[kgf/cm2] とし、吐出
流量は平均15[L/min] に設定した。また作動油として
はISO VG32相当の鉱物油を油温40℃で使用し、その場
合の粘度は32[cSt]、密度は810[kg/m3] 、体積弾性
係数は1.39×108[kgf/m2] である。
【0021】図1の構成のノズル付きボリューム機構の
実験例における仕様は、内部のノズル5の体積を除いた
ボリューム6の容積(ゲージコック7のボリューム側容
積を含む)VP が187.4[cm3] であり、長さの異な
るノズル径6.2[mm]のノズル5を二種類用意して、長
さ102[cm]の第1のノズルを装着した場合のVR は1
65[cm3] 、Mは3378.5[cm-1]、長さ128[cm]
の第2のノズルを装着した場合のVR は160[cm3] 、
Mは4239.7[cm-1]とし、それぞれの無次元容積B
V を数1に従って計算して第1のノズルでBV =14.
6、第2のノズルでBV =−10.6とした。
【0022】第1のノズルによる場合の管路各点での基
本波振幅と第2高調波振幅の測定結果を図2a,bに、
また第2のノズルによる場合の管路各点での基本波振幅
と第2高調波振幅の測定結果を図3a,bにそれぞれ示
す。結果からみて、共振点らしきものは図2aの管路無
次元長さm10=0.1近辺に僅かに現われているだけで
あり、管路内の圧力脈動振幅が全長に亙って1[kgf/c
m2] 以下に抑えられていることが判る。
【0023】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
シングルボリューム型の構成でありながら比較的コンパ
クトなボリュームで管路長さに影響されずに圧力脈動を
効果的に低減することができ、個々の油圧システムに対
してノズルの寸法を変えるだけで複雑な調整を要するこ
となく適用可能であると共に、ポンプに附属の装置とし
ても有用な油圧ポンプ用脈動低減装置を得ることができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る油圧ポンプ用脈動低減装
置の要部の構成を示す断面図である。
【図2】第1のノズルによる管路内の脈動振幅の測定結
果を示す線図で、aは基本波による振幅を、bは第2高
調波による振幅を示す。
【図3】第2のノズルによる管路内の脈動振幅の測定結
果を示す線図で、aは基本波による振幅を、bは第2高
調波による振幅を示す。
【符号の説明】
1 ポンプ 2 プレナム部 5 ノズル 6 ボリューム 7 排気弁(ゲージコック) 8 吐出ポート
【手続補正書】
【提出日】平成4年1月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】
【実施例】図1に本発明の実施例に係る油圧ポンプ用脈
動低減装置の要部の構成を示す。図1において、ポンプ
1の吐出ポート8には負荷への管路(図示せず)が接続
されており、前記吐出ポート8へ通じる内部のプレナム
部2に向って別の通路3がポンプカバーに外部から穿た
れている。この通路3にはコネクタ4が接続されてお
り、コネクタ4の他端にはノズル5が接続されると共
に、ノズル5を包囲して筒状のボリューム6が取付けら
れている。ノズル5はボリューム6内の途中まで同軸状
に延び、ノズル先端が指向するボリューム頂部にはボリ
ューム内の排気用の排気弁(ゲージコック)7が取付け
られている。このような構成のノズル付きボリューム機
構はそのゲージコック7が上になるように縦に配置され
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧ポンプの吐出口から負荷へ至る油路
    中にポンプからの圧力波によって生じる圧力脈動をボリ
    ュームにより低減させる油圧ポンプ用脈動低減装置にお
    いて、閉鎖可能な排気弁手段を備えた前記ボリュームが
    前記ポンプの吐出部に近接して取付けられ、前記ボリュ
    ームの入口に予め定められた断面積でボリューム内へ向
    かって予め定められた長さで延在するノズルを備えると
    共に、前記ノズルがポンプの吐出部のプレナム部分に直
    結され、更に前記ボリューム内が残留空気量をほぼ零に
    排気されて前記プレナム部および前記ノズル内部と共に
    圧油により満たされていることを特徴とする油圧ポンプ
    用脈動低減装置。
  2. 【請求項2】 前記ボリュームが前記排気弁手段と前記
    入口から前記排気弁手段へ指向して延在する前記ノズル
    とを備え、前記排気手段が頂部となるように縦に配置さ
    れていることを特徴とする請求項1に記載の油圧ポンプ
    用脈動低減装置。
JP29771891A 1991-10-18 1991-10-18 油圧ポンプ用脈動低減装置 Pending JPH05106550A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60188519A (ja) * 1984-03-05 1985-09-26 Kobe Steel Ltd 地盤改良装置の改良材供給制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60188519A (ja) * 1984-03-05 1985-09-26 Kobe Steel Ltd 地盤改良装置の改良材供給制御装置

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